Большая Советская Энциклопедия (ИН)

Инертные газы

Ине'ртные га'зы, благородные газы, редкие газы, химические элементы, образующие главную подгруппу 8-й группы периодической системы Менделеева: гелий Не (атомный номер 2), неон Ne (10), аргон Ar (18), криптон Kr (36), ксенон Xe (54) и радон Rn (86). Из всех И. г. только Rn не имеет стабильных изотопов и представляет собой радиоактивный химический элемент.

Название И. г. отражает химическую инертность элементов этой подгруппы, что объясняется наличием у атомов И. г. устойчивой внешней электронной оболочки, на которой у Не находится 2 электрона, а у остальных И. г. по 8 электронов. Удаление электронов с такой оболочки требует больших затрат энергии в соответствии с высокими потенциалами ионизации атомов И. г. (см. таблицу).

Из-за химической инертности И. г. долгое время не удавалось обнаружить, и они были открыты только во 2-й половине 19 в. К открытию первого И. г. — гелия — привело проведённое в 1868 французом Ж. Жансеном и англичанином Н. Локьером спектроскопическое исследование солнечных протуберанцев. Остальные И. г. были открыты в 1892—1908.

И. г. постоянно присутствуют в свободном виде в воздухе . 1 м ³ воздуха при нормальных условиях содержит около 9,4 л И. г., главным образом аргона (см. таблицу). Кроме воздуха, И. г. присутствуют в растворённом виде в воде, содержатся в некоторых минералах и горных породах. Гелий входит в состав подземных газов и газов минеральных источников. Остальные стабильные И. г. получают из воздуха в процессе его разделения. Источником радона служат радиоактивные препараты урана, радия и др. После использования стабильные И. г. вновь возвращаются в атмосферу и поэтому их запасы (кроме лёгкого Не, который постепенно рассеивается из атмосферы в космическом пространстве) не уменьшаются.

Молекулы И. г. одноатомны. Все И. г. не имеют цвета, запаха и вкуса; бесцветны они в твёрдом и жидком состоянии. Наличие заполненной внешней электронной оболочки обусловливает не только высокую химическую инертность И. г., но и трудности получения их в жидком и твёрдом состояниях (см. таблицу). Другие физические свойства И. г. см. в статьях об отдельных элементах.

Эле­мент	Атомная масса	Содер­жание в воздухе, об. %	Атомные радиусы,	Первые потенциалы ионизации, в	При 1 атм. (~100 кн/м 2 )
по А. Бонди	по В. И. Лебедеву	t пл , °С	t кип , °С
Не	4,0026	4,6·10-4	1,40	0,291	24,58	—272,6*	—268,93
Ne	20,179	1,61·10-3	1,54	0,350	21,56	—248,6	—245,9
Ar	39,948	0,9325	1,88	0,690	15,76	—189,3	—185,9
Kr	83,80	1,08·10-4	2,02	0,795	14,00	—157,1	—153,2
Xe	131,30	8·10-6	2,16	0,986	12,13	—111,8	—108,1
Rn	222**	6·10-18	—	1,096	10,75	около —71	около —63

*При 26 атм. (~2,6 Мн /м ² ). **Массовое число наиболее долгоживущего изотопа.

Долгое время попытки получить химические соединения И. г. оканчивались неудачей. Положить конец представлениям об абсолютной химической недеятельности И. г. удалось канадскому учёному Н. Бартлетту, который в 1962 сообщил о синтезе соединения Xe с PtF₆ . В последующие годы было получено большое число соединений Kr, Xe и Rn, в которых И. г. имеют степени окисления +1, +2, +4, +6 и +8. При этом существенно, что для объяснения строения этих соединений не потребовалось принципиально новых представлений о природе химической связи, и связь в соединениях И. г. хорошо описывается, например, методом молекулярных орбиталей (см. Валентность , Молекулярных орбиталей метод ). Из-за быстрого радиоактивного распада Rn его соединения получены в ничтожно малых количествах и состав их установлен ориентировочно. Соединения Xe значительно стабильнее соединений Kr, а получить устойчивые соединения Ar и более лёгких И. г. пока не удалось. В большинстве реакций И. г. участвует фтор: одни вещества получают, действуя на И. г. фтором или фторсодержащими агентами (SbF₅ , PtF₆ и т. д.), другие образуются при разложении фторидов И. г. Имеются указания на возможность протекания реакций Xe и Кr с хлором. Получены также окислы (Xe0₃ , Xe0₄ ) и оксигалогениды И. г.

Кроме указанных выше соединений, И. г. образуют при низких температурах соединения включения . Так, все И. г., кроме Не, дают с водой кристаллогидраты типа Хе×6Н₂ О, с фенолом тяжёлые И. г. дают соединения типа Хе×3С₆ Н₅ ОН и т. д.

Промышленное использование И. г. основано на их низкой химической активности или специфических физических свойствах. Примеры применения И. г. см. в статьях об отдельных элементах.

Лит.: Финкельштейн Д. Н., Инертные газы, М., 1961; Фастовский В. Г., Ровинский А. Е., Петровский Ю. В., Инертные газы, М., 1964; Крамер Ф., Соединения включения, пер. с нем., М., 1958; Бердоносов С. С., Инертные газы вчера и сегодня, М., 1966; Соединения благородных газов, пер. с англ., М., 1965; Коттон Ф., Уилкинсон Дж., Современная неорганическая химия, пер. с англ., ч. 2, М., 1969; Дяткина М. Е., Электронное строение соединений инертных газов, «Журнал структурной химии», 1969, т. 10, № 1, с. 164.

С. С. Бердоносов.